Tản nhiệt hợp kim vonfram-rheni

Mô tả Sản phẩm

Vonfram hợp kim Rheni

Một hợp kim tăng cường dung dịch rắn bao gồm nguyên tố vonfram và nguyên tố rheni.

Hợp kim vonfram-rheni là một hợp kim được tăng cường dung dịch rắn bao gồm nguyên tố vonfram và nguyên tố rheni. Hàm lượng rheni thường được sử dụng (phần khối lượng, phần trăm ) trong hợp kim là 3, 5, 10, 25 và 26. Được chia thành hợp kim W-Re hàm lượng thấp (Re nhỏ hơn hoặc bằng 5 phần trăm) và hợp kim W-Re hàm lượng cao ( Re Lớn hơn hoặc bằng 15 phần trăm ).

Hình 1

Hợp kim vonfram-rheni là một hợp kim được tăng cường dung dịch rắn bao gồm nguyên tố vonfram và nguyên tố rheni. Hàm lượng rheni thường được sử dụng (phần khối lượng, phần trăm ) trong hợp kim là 3, 5, 10, 25 và 26. Được chia thành hợp kim W-Re hàm lượng thấp (Re nhỏ hơn hoặc bằng 5 phần trăm) và hợp kim W-Re hàm lượng cao ( Re Lớn hơn hoặc bằng 15 phần trăm ). Khi hàm lượng Re trong hợp kim vượt quá 26% , hợp kim W-Re sẽ kết tủa pha σ giòn.

Theo phương pháp chuẩn bị, phương pháp tăng cường và nguyên liệu thô dựa trên vonfram được chọn, việc phân loại hợp kim vonfram-rheni được thể hiện trong Hình 1.

Vật liệu gia công chính của hợp kim vonfram-rheni là dây và tấm. Lụa chiếm đại đa số. Chủ yếu được sử dụng làm vật liệu kết cấu nhiệt độ cao.

Hợp kim vonfram-rheni có tính chất cơ học và độ dẻo tốt hơn so với vonfram nguyên chất, đồng thời có điện trở suất cao nên khả năng xử lý và khả năng hàn tốt hơn. Hợp kim vonfram-rheni chứa 3 phần trăm rheni có thể được sử dụng làm kim loại lõi của dây tóc ống điện tử, dây lưới và cực âm đốt nóng trực tiếp. Hợp kim vonfram-rheni có chứa thori, tức là hợp kim vonfram-rheni đã được Thori hóa, được sử dụng làm cực âm đốt nóng trực tiếp của một ống phóng lớn, và hiệu suất của nó tốt hơn so với cực âm vonfram có thoriated, và nó không dễ bị biến dạng ở nhiệt độ cao. các

Phế liệu hợp kim vonfram-rheni chủ yếu là hợp kim vonfram-rheni, và cũng bao gồm hợp kim molypden-rheni. Các phương pháp thu hồi rheni từ hợp kim vonfram-rheni thải bao gồm phương pháp sinh học oxy hóa và phương pháp trao đổi ion-phân hủy nóng chảy muối mỏ.

Quy trình sản xuất

Hình 2

Có hai phương pháp sản xuất hợp kim vonfram-rheni: luyện kim bột và luyện kim. Quy trình sản xuất được thể hiện trong Hình 2. Trong thực tế sản xuất, phương pháp luyện kim bột chiếm ưu thế. Ép đẳng tĩnh và thiêu kết gia nhiệt cảm ứng tần số trung bình có thể thu được phôi hợp kim chất lượng cao với độ đồng đều và nhất quán tốt nhất.

Chuẩn bị bột vonfram Rheni

Hình 3

Phương pháp điều chế bột tiền hợp kim vonfram-rheni là chìa khóa cho sự đồng nhất của thành phần hợp kim. Việc so sánh các phương pháp tiền hợp kim khác nhau được thể hiện trong Hình 3.

Chuẩn bị phôi

Hợp kim compact có thể được tạo ra bằng cách tạo khuôn thép hoặc ép đẳng tĩnh lạnh, và compact được thiêu kết thành một thỏi dày đặc với mật độ tương đối từ 85% đến 95% trong lò nóng chảy dọc đi qua hydro, lò tần số trung gian đi qua hydro hoặc lò điện trở đi qua hydro. Ngoài ra còn có các thỏi được tạo ra bằng cách ép đẳng tĩnh nóng.

Xử lý

hinh 4

Các thỏi thiêu kết được chế tạo thành các loại vật liệu đã qua xử lý khác nhau, chẳng hạn như thanh, dây, tấm, lá và dải, thông qua các phương pháp xử lý khác nhau (rèn xoay, cán, vẽ, v.v.). Thành phần của hợp kim vonfram-rheni có hiệu suất xử lý tốt là W-(18~26)Re. Nhiệt độ rèn tối ưu được khuyến nghị để gia công hợp kim là 1500 độ và nhiệt độ ủ là 1600 ~ 1800 độ. Đối với các hợp kim có hàm lượng Re > 26 phần trăm, hàm lượng pha sigma cho phép bị hạn chế. Mặc dù sự kết tủa của giai đoạn thứ hai này dẫn đến việc tăng cường vật liệu, nhưng khả năng xử lý của nó vẫn rất tốt. Hợp kim có hàm lượng Re<18% can be processed smoothly, but require a higher initial processing temperature.

Dây là vật liệu gia công chính của hợp kim w-Re. Các loại dây vonfram-rheni ở nước tôi được phân loại theo các đặc tính khác nhau và thành phần hóa học được thể hiện trong Hình 4.

Hình 5

Phương pháp gia cố composite là một phương pháp hiệu quả để cải thiện hơn nữa các tính chất cơ học ở nhiệt độ cao của hợp kim W-Re. Thêm các hạt Hfc hoặc thêm các hạt ThO2 vào hợp kim là phương pháp tổng hợp phổ biến nhất và các hệ thống hợp kim được điều chế bao gồm hệ thống W-He-Hf-C và W-He-ThO₂hệ thống. Sự phân bố hạt trong hợp kim thay đổi liên tục theo quá trình gia công. Bản đồ Hình 6 (a) cho thấy vi cấu trúc của sự thay đổi phân bố hạt Hfc trong thanh hợp kim W-24.5Re-2Hfc. Sau khi ép đẳng tĩnh nóng (thanh ∅ 41mm), mật độ tương đối của hợp kim đạt 99 phần trăm và các hạt trong cấu trúc nhỏ gọn được phân bố trong ranh giới hạt và hạt (như trong Hình 6 (a)) và trong quá trình ép nóng tiếp theo quá trình hoán đổi Trong Hfc, khi tốc độ biến dạng đạt 62 phần trăm , pha σ xuất hiện trong cấu trúc, và các hạt Hfc tập trung đến ranh giới hạt (Hình 6, tập bản đồ (b)). Sự cải thiện các tính chất cơ học ở nhiệt độ cao của hợp kim được thể hiện trong Hình 6 (c). Hình 6 Atlas (d) và (e) là bản so sánh vi cấu trúc của hợp kim W-Re, W-Re-ThO₂ hợp kim và hợp kim W-Re-Hfc sau khi ủ 2500K. Có thể thấy rằng các hình thái khác nhau được thể hiện bằng cách thêm các hạt là không giống nhau.

Hiệu suất

Hợp kim vonfram-rheni có một loạt các tính chất tuyệt vời, chẳng hạn như điểm nóng chảy cao, độ bền cao, độ cứng cao, độ dẻo cao, nhiệt độ kết tinh lại cao, điện trở suất cao, giá trị tiềm năng nhiệt điện cao, áp suất hơi thấp, chức năng làm việc của điện tử thấp và độ giãn nở thấp. nhiệt độ chuyển tiếp. Các tính chất của hợp kim vonfram-rheni điển hình được thể hiện trong Hình 7 (a) bên phải. Có thể thấy từ hình bên phải của Hình 7 rằng nhiệt độ tái kết tinh của rheni pha tạp cao hơn nhiều so với nhiệt độ của rheni vonfram nguyên chất.

Hình 7

Đặc tính kéo ở nhiệt độ cao của một số hợp kim vonfram-rheni được thể hiện trong Hình 7 (b) bên phải. Có thể thấy từ Hình 7 rằng đặc tính kéo của các hợp kim này cao hơn nhiều so với vonfram nguyên chất ở khoảng 1500 độ. Ví dụ về việc thêm Hfc để cải thiện các tính chất cơ học ở nhiệt độ cao của hợp kim vonfram-rheni được thể hiện trong Hình 7 (c) của phần vi cấu trúc ở trên.

Đăng kí

Cả vonfram và rheni đều là kim loại chịu lửa được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng nhiệt độ cao. Nhưng chúng cũng có nhược điểm, vonfram nguyên chất giòn và nhiệt độ kết tinh lại rất thấp; rheni tinh khiết có hiệu suất xử lý kém và đắt tiền. Vì vậy, phạm vi ứng dụng của chúng bị hạn chế rất nhiều. Vonfram và rheni được chế tạo thành hợp kim vonfram-rheni với các thành phần khác nhau. Các hợp kim này khắc phục những thiếu sót của vonfram nguyên chất và rheni nguyên chất, đồng thời có nhiều đặc tính tuyệt vời, chẳng hạn như điểm nóng chảy cao, độ bền cao, độ cứng cao, độ dẻo cao, điện trở suất cao và Nhiệt độ tái kết tinh cao, giá trị tiềm năng nhiệt điện cao, áp suất hơi thấp, chức năng làm việc của điện tử thấp và nhiệt độ chuyển tiếp giòn dẻo thấp, v.v. Đồng thời, chúng cũng có khả năng chống hiệu suất phản ứng "chu trình nước" tuyệt vời và giá thấp hơn 75 ~ so với rheni nguyên chất 95 phần trăm.

Do đó, hợp kim vonfram-rheni đã được sử dụng rộng rãi trong công nghệ điện tử, kiểm soát nhiệt, công nghệ hạt nhân hiện đại và công nghệ hàng không vũ trụ, đo nhiệt độ, thiết bị đo đạc, thiết bị điện và các bộ phận khoa học và công nghệ tiên tiến khác. Đặc biệt, dây hợp kim vonfram-rheni được ghép thành một cặp nhiệt điện, có tiềm năng và độ nhạy nhiệt điện cao, phạm vi đo nhiệt độ rộng, tốc độ phản hồi nhanh và khả năng chống ăn mòn tốt. Nó là một vật liệu cảm biến nhiệt tốt trong lĩnh vực đo nhiệt độ. Vì cặp nhiệt điện vonfram-rheni thay thế cặp nhiệt điện bạch kim-rhodium là xu hướng chung.

• Ứng dụng trong công nghệ hút chân không bằng điện

Các yêu cầu về hiệu suất chính đối với ống điện tử, kính động học và dây tóc bóng đèn là:

① Độ dẻo tốt ở nhiệt độ thấp (nghĩa là khả năng tạo hình tốt của dây quấn một lần). Sợi gia công được quấn, gấp hoặc xoắn thành các sợi nhỏ có hình dạng và kích thước khác nhau, phải cách điện tốt với nhau, nhiệt độ chuyển tiếp dẻo-dòn thấp, độ đồng đều và độ dẻo tốt;

② Ủ ở nhiệt độ thấp có độ dẻo tốt (nghĩa là khả năng định dạng cuộn thứ cấp tốt). Các bộ phận dây tóc sau khi quấn sơ cấp phải được ủ để cố định hình dạng và kích thước của các bộ phận. Nói chung, quá trình ủ được thực hiện trong phạm vi nhiệt độ của quá trình kết tinh lại sơ cấp của dây. Chỉ những dây có độ dẻo ủ ở nhiệt độ thấp tốt mới có thể đáp ứng các yêu cầu của cuộn thứ cấp (dây tóc xoắn kép) hoặc nhiều cuộn và gấp;

⑧ Độ dẻo ở nhiệt độ cao tốt (nghĩa là độ dẻo sau khi kết tinh lại lần thứ hai). Trong quá trình tháo dây lõi, vận chuyển, lắp đặt ống phải chịu rung động, va đập, dây tóc có độ dẻo kém sẽ bị phá hủy. Dây tóc thành phẩm nên được sử dụng ở nhiệt độ cao và dây tóc phải được giữ ở hình dạng cần thiết trong quá trình sử dụng;

④Hiệu suất chống chảy xệ ở nhiệt độ cao là tốt. Vì phần lớn dây tóc tồn tại ở dạng xoắn ốc nên dây tóc dài hơn và có chất lượng nhất định. Để giữ cho cao độ không thay đổi trong quá trình sử dụng, khả năng chống võng ở nhiệt độ cao chính là chìa khóa.

• Dùng làm vật liệu tiếp xúc điện

Nhiều vật liệu tiếp xúc thường được sử dụng trong các công tắc điện, chẳng hạn như tiếp điểm còi xe và tiếp điểm đánh lửa, tiếp điểm bộ điều chỉnh điện áp, tiếp điểm điện thoại, các tiếp điểm công tắc điện khác nhau, v.v. Khi làm việc, mỗi cặp tiếp điểm có đặc điểm ma sát lẫn nhau, ăn mòn tia lửa và tiếp xúc tần số cao. Do đó, vật liệu tiếp xúc phải đáp ứng các yêu cầu sau: ①Điện trở tiếp xúc của vật liệu nhỏ, ②Đặc tính vôn-ampe của hồ quang nhỏ, ⑧Tốc độ xói mòn nhỏ.

Các kim loại có thể được sử dụng làm vật liệu tiếp xúc là: đồng, bạc, bạch kim, rhodium, iridi, vonfram, molypden, rheni, hợp kim vonfram-đồng, hợp kim vonfram-bạc, hợp kim vonfram-chin và hợp kim trọng lượng riêng cao. Vonfram, molypden, rheni và hợp kim của chúng đã được sử dụng rộng rãi trong các tiếp điểm còi ô tô và tiếp điểm đánh lửa. Việc sử dụng hợp kim vonfram-rheni làm vật liệu tiếp xúc vẫn là một sản phẩm được phát triển trong những năm gần đây. Nó có thể được so sánh với các điểm tiếp xúc bằng bạch kim, iridi, rhodium và các kim loại quý khác.

• Dùng làm vật liệu cặp nhiệt điện

Các dây hợp kim vonfram-rheni có thành phần khác nhau có thể được ghép thành các cặp nhiệt điện vonfram-rheni. Cặp nhiệt điện vonfram-rheni được sử dụng rộng rãi trong thực tế công nghiệp bao gồm: W/W-26Re pha tạp, W-3Re/W-25Re, W-5Re/W{{7 }}Re và W-5Re/W-26Re và các cặp nhiệt điện vonfram-rheni khác . Chúng có giá trị điện thế nhiệt điện cao và độ nhạy cao, mối quan hệ tương ứng nhiệt điện - nhiệt độ tuyến tính tốt, nhiệt độ đo cao (lên đến 2800 độ), độ chính xác cao (độ lệch cho phép là ±{{ 17}}.25% t, ±0,5% t và ±0,5% t và ± 1% t và ba giá trị khác).

Cặp nhiệt điện vonfram-rheni chủ yếu được sử dụng để đo nhiệt độ trong chân không, giảm khí quyển và khí trơ để đo nhiệt độ và trường nhiệt độ cao. Thực hiện một số biện pháp chống oxy hóa đặc biệt trong môi trường oxy hóa có thể thay thế cặp nhiệt điện bạch kim-rhodium để đo nhiệt độ. Giá của cặp nhiệt điện vonfram-rheni thấp hơn từ 12 đến 18 lần so với cặp nhiệt điện đơn platinum-gecmani. Việc đo nhiệt độ của cặp nhiệt điện vonfram-rheni thay vì cặp nhiệt điện bạch kim-rhodium có lợi ích kinh tế rõ ràng và ngày càng được nhiều người chú ý.

• Các ứng dụng khác

(1) Vật liệu kết cấu nhiệt độ cao

Hợp kim vonfram-rheni được sử dụng trong các phương tiện hàng không vũ trụ bao gồm: tấm chắn nhiệt, bộ phận ngoại vi của vòi phun tên lửa, bộ phận hình nón, lớp phủ cho động cơ hoặc bộ phận động cơ. Vật chứa hợp kim vonfram-rheni và vật liệu nồi nấu kim loại được nung nóng đến 2000 độ mà không có phản ứng để tinh chế uranium. Hợp kim vonfram-rheni được sử dụng để làm nóng các bộ phận và tấm chắn nhiệt của lò nung nhiệt độ cao, nồi nấu kim loại có độ tinh khiết cao, và lò xo, ốc vít, đai ốc, thanh đỡ và thanh kết nối trong các trường nhiệt độ cao, có độ dẻo tốt.

(2) Vật liệu chống mài mòn

Bởi vì hợp kim vonfram-rheni có độ cứng cao, độ bền cao, khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn tốt, nên nó có thể được sử dụng để chế tạo kim in của máy in và tuổi thọ của nó có thể đạt tới 100 triệu lần. Ngoài ra, nó cũng có thể chế tạo ngòi, búa trọng tâm và các bộ phận chống mài mòn của dụng cụ khảo sát và lập bản đồ.

(3) Vật liệu điện cực

Các thanh hợp kim vonfram-rheni có chứa các hạt phân tán thori oxit, zirconia và xeri oxit được sử dụng cho các điện cực của máy hàn hồ quang argon và các điện cực nóng chảy của lò hồ quang điện không tiêu hao. Nó có khả năng chịu nhiệt độ cao và cắt bỏ, và có tuổi thọ dài.

Quy trình ép phun kim loại

Hệ thống phát hiện